Identifying changes in ethanol metabolism and endogenous metabolic profiles following the administration of alcohol as a liquid diet to mice

Význam tématu

Podávání ethanolu myším formou tekuté diety je méně invazivní alternativa k intragastrickým kanylám a umožňuje dlouhodobé udržení vysoké hladiny alkoholu. Studium změn endogenních metabolitů a specifických ethanolu metabolitů přispívá k hlubšímu porozumění metabolickému stresu a adaptacím organismu při chronické konzumaci alkoholu.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na identifikaci změn v metabolismu ethanolu a endogenních metabolických profilech u myší po čtyřtýdenní konzumaci ethanolu jako tekuté diety. Porovnáno bylo inovativní využití tekuté diety s dřívějšími intragastrickými metodami a analyzovány byly vzorky moči, plazmy a jater.

Použitá metodika a instrumentace

• Model dietního krmení s postupným navýšením energetického podílu alkoholu 10 %, 20 %, 35 %
• Příprava vzorků: výtěry moči, plazmové extrakty, vodné a organické extrakty jater
• Separace: UHPLC Nexera s kolonkou Phenomenex Kinetex C18 1,7 µm 2,1×100 mm
• Detekce: LCMS-IT-TOF Shimadzu v rozsahu m/z 70–1250 s přepínáním pozitivního a negativního módu
• Identifikace: přesné hmotnostní vzorce, autentické standardy, databáze LipidMaps, Metlin, HMDB, KEGG

Hlavní výsledky a diskuse

Ve vzorcích moči čtyřtýdenně ošetřených myší byly detekovány klasické metabolity ethanolu ethylsulfát a ethylglukuronid a řada putativních ethylovaných lipidů. V jatečních extraktech se ve čtvrtém týdnu objevily ethylestery mastných kyselin arachidonát, linolát a DHA, které chyběly v kontrolních a dvoutýdenních vzorcích. Snížené hladiny retinolu a retinylpalmitátu ukazují na dysregulaci vitaminu A. V plazmě se zvýšily hladiny vybraných fosfatidylcholinů a 7-keto-cholesterolu. Analýza hlavních komponent PCA rozlišila typy vzorků, ale nikoli experimentální skupiny, což poukazuje na omezený počet klíčových iontů odlišujících kontrolu a léčbu.

Přínosy a praktické využití metody

• Menší invazivita a možnost dlouhodobého sledování biologických markerů
• Kombinace cíleného a necíleného sběru dat zlepšuje detekci nových metabolitů
• Využití v toxikologii, nutrigenetice a farmaceutickém výzkumu

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozšíření profilování o multirežimové MSn analýzy a algoritmy strojového učení zvýší citlivost a specifičnost identifikace drobných metabolických změn. Integrace metabolomiky s genomikou a proteomikou umožní komplexní pohled na adaptaci organismu na chronické vystavení alkoholu.

Závěr

Tekutá dieta obohacená ethanolem po dobu čtyř týdnů se ukázala jako účinný model pro sledování časově závislých změn v metabolismu alkoholu a endogenních metabolitech. Detekce ethylovaných lipidů a klasických ethanolu metabolitů poskytuje nový náhled na metabolickou odpověď.

Reference

• Journal of Proteome Research 2011, 10, 705-713